Technologia drobnych pęcherzyków polega na wzbogacaniu cieczy gazem w postaci pęcherzyków o średnicy rzędu pojedynczych mikronów lub ułamków mikrona.
Tak wielki stopień rozdrobnienia pęcherzyków powoduje wiele niezwykłych właściwości fizycznych. W odróżnieniu od pęcherzyków o większych rozmiarach, które albo wypływają na powierzchnię cieczy i pękają, albo zanikają, nanometryczne pęcherzyki mogą pozostawać stabilne nawet przez kilka tygodni.
Jak widać na powyższym rysunku, pęcherzyki w makroskali unoszą się do powierzchni cieczy, gdzie następuje ich pękanie. Mikropęcherzyki zmniejszają swój rozmiar w czasie na skutek rozpuszczania oraz rozpadu na mniejsze pęcherzyki. Nanopęcherzyki zaś utrzymują swój rozmiar w cieczy i są stabilne.
Tak małe pęcherzyki są w stanie zgromadzić ładunek elektryczny na swojej powierzchni, co skutkuje ich odpychaniem od siebie i równomiernym rozmieszczeniem w objętości cieczy. Z tego względu drobne pęcherzyki docierają do wszystkich zakamarków naczynia lub zanurzonego w nim obiektu.
Pęcherzyki utrzymują się w stanie równowagi dzięki napięciu powierzchniowemu. Nadciśnienie wewnątrz pęcherzyka zależy od jego wielkości – im mniejsza średnica, tym większe ciśnienie. Dla przykładu w pęcherzyku o średnicy 50 nm panuje ciśnienie około 60 barów.
Masowe pękanie takich pęcherzyków, np. pod wpływem rozbicia na powierzchni ciała stałego lub pod wpływem fali akustycznej, powoduje:
- gwałtowne rozwinięcie powierzchni międzyfazowej;
- lokalny wzrost temperatury dokilku tysięcy stopni;
- powstanie znacznego stężenia rodników hydroksylowych *OH (gdy cieczą jest woda);
- powstanie fali ultradźwiękowej.
W badaniach nad drobnymi pęcherzykami, a także w ich różnorakich zastosowaniach, przoduje Japonia. W 2012 roku zostało założone Stowarzyszenie Przemysłowe Drobnych Pęcherzyków (Fine Bubble Industries Association, FBIA), którego członkami są między innymi tak szeroko rozpoznawalne i wielobranżowe grupy przemysłowe jak Hitachi, Kyocera, Mitsubishi, Panasonic, Sharp i Toshiba.
Poza Japonią najszybszy rozwój technologii drobnych pęcherzyków i jej zastosowań obserwuje się w Korei Południowej, Tajwanie, Singapurze, Chinach oraz w USA i ostatnio w Kanadzie. Rosnąca liczba różnorodnych wdrożeń technologii drobnych pęcherzyków powiększa wiedzę o możliwościach ich wykorzystania i pobudza aktywność producentów urządzeń.
Więcej o zastosowaniach nanopęcherzyków – czytaj tutaj.
Nasze osiągnięcia – czytaj tutaj.